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光端機的基本知識
發布時間：2011年06月20日 點擊次數： 次
一、什么是光端機？
光端機是光通信系統中的傳輸設備，主要是進行光電轉換及傳輸功用。一般用于電信、電力、監控、工業控制、視頻傳輸等功能。目前在高速公路、交通、電子警察、監控、安防、工業自動化、電力、海關、水利、銀行等領域，視頻、音頻、數據、以太網、電話等光端機已開始普遍大量應用。
二、光端機的分類
（一）按應用領域分
1．監控用光端機：
用來傳輸視頻信號（如普通攝像機輸出的就是視頻信號），并同時能輔助傳輸音頻、控制數據、開關量信號和以太網信號，主要應用于高速公路、城市交通、社區安防以及需要監控的各個領域。常說的光端機指的就是用于監控系統用來傳輸視頻、音頻、數據、以太網、電話等綜合信息的光端機。
2．廣電用光端機：
用來傳輸射頻信號，其端機非點對點傳輸，它在光路中直接做分支，可由一個發射機對多個接收機，主要應用在有線電視的光傳輸領域；
3．電信用光端機：
其端機每個基本通道為2M，又俗稱2M端機，每個2M通道可傳輸30路電話或傳輸2M帶寬的網絡信號，它只是一個固定帶寬的通道，用途主要取決于和光端機相連的配套設備，其支持的協議為G.703協議,主要應用于固定帶寬的電信光通訊領域。
（二）按信號處理技術分
1．模擬光端機
模擬光端機采用了PFM調制技術實時傳輸圖象信號。發射端將模擬視頻信號先進行PFM調制后，再進行電-光轉換，光信號傳到接收端后，進行光-電轉換，然后進行PFM解調，恢復出視頻信號。由于采用了PFM調制技術，其傳輸距離能達到50Km或者更遠。通過使用波分復用技術，還可以在一根光纖上實現圖象和數據信號的雙向傳輸，滿足監控工程的實際需求。這種模擬光端機也存在一些缺點：
a）生產調試較困難；
b）單根光纖實現多路圖象傳輸較困難，性能會下降，目前這種模擬光端機一般只能做到單根光纖上傳輸4路圖象；
c）抗干擾能力差，受環境因素影響較大，有溫漂；
d）由于采用的是模擬調制解調技術，其穩定性不夠高，隨著使用時間的增加或環境特性的變化，光端機的性能也會發生變化，給工程使用帶來一些不便。
2．數字光端機
由于數字技術與傳統的模擬技術相比在很多方面都具有明顯的優勢，所以正如數字技術在許多領域取代了模擬技術一樣，光端機的數字化也是一種必然趨勢。目前，數字視頻光端機主要有兩種技術方式：一種是MPEG II圖象壓縮數字光端機，另一種是全數字非壓縮視頻光端機。
圖象壓縮數字光端機一般采用MPEG II圖象壓縮技術，它能將活動圖象壓縮成N×2Mbps的數據流通過標準電信通信接口傳輸或者直接通過光纖傳輸。由于采用了圖象壓縮技術，它能大大降低信號傳輸帶寬。
通常所說的光端機就是傳輸視頻的全數字非壓縮視頻光端機。全數字非壓縮視頻光端機采用全數字無壓縮技術，因此能支持任何高分辨率運動、靜止圖像無失真傳輸；克服了常規的模擬調頻、調相、調幅光端機多路信號同時傳輸時交調干擾嚴重、容易受環境干擾影響、傳輸質量低劣、長期工作穩定性不高等缺點。并且支持音頻雙向、數據雙向、開關量雙向、以太網、電話等信號的并行傳輸，現場接線方便，即插即用。
數字光端機的原理是將所要傳輸的圖像、語音以及數據信號進行數字化處理，再將這些數字信號進行復用處理，使多路低速的數字信號轉換成一路高速信號，并將這一信號轉換成光信號。在接收端將光信號還原成電信號，還原的高速信號分解出原來的多路低速信號，最后再將這些數據信號還原成圖像、語音以及數據信號。
與傳統的模擬光端機相比，數字光端機具有明顯的優勢：
1）傳輸距離較長：可達80Km，甚至更遠（120Km）；
2）支持視頻無損再生中繼，因此可以采用多級傳輸模式；
3）受環境干擾較小，傳輸質量高；
4）支持的信號容量可達16路，甚至更多（32路、64路）。
（三）按容量分
1．PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，準同步數字系列）光端機是小容量光端機，一般是成對應用，也叫點到點應用，容量一般為4E1，8E1，16E1。
2．SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數字系列）光端機容量較大，一般是16E1到4032E1。
3．SPDH（Synchronous Plesiochronous Digital Hierarchy）光端機，介于PDH和SDH之間。SPDH是帶有SDH（同步數字系列）特點的PDH傳輸體制（基于PDH的碼速調整原理，同時又盡可能采用SDH中一部分組網技術）。
（四）按傳輸介質分
1．單模光端機
單模光端機就是用單模光纖進行傳輸的光端機。
2．多模光端機
多模光端機就是用多模光纖進行傳輸的光端機。
三、光端機的技術指標
1.帶寬
光端機的帶寬（Bandwidth）是指光端機的實際可正常工作的頻率范圍。單位通常是Hz（赫茲）。通常，這個范圍越大，就說明光端機的理論適應性能越強。例如，某視/音頻光端機的視頻帶寬是2Hz～10MHz，音頻帶寬為40Hz～20KHz，體現了較強的動態范圍寬度。
2.信噪比
光端機信噪比是指光端機音源產生最大不失真聲音信號強度與同時發出的噪音強度之間的比率，通常以S/N表示，一般用分貝（dB）為單位。信噪比越高表示音頻質量越好，一般音頻光端機的信噪應該在60dB以上。
3.誤碼率
誤碼率（BER：bit error）是衡量數據在規定時間內數?音頻雙向光端機的誤碼率應該在：（BER）≤10E-9。
4.信號電平
信號電平是指設備輸出信號和輸入信號的功率比然后取對數值，通常用P表示，P=lgP2/P1。
5.信號阻抗
光端機信號阻抗是指輸入信號的電壓與電流的比值。單位通常是Ω（歐姆）。由于單位是歐姆，所以同樣適用于歐姆定律，即在相同電壓下，阻抗愈高將流過愈少的電流，阻抗愈低會流過愈多的電流。常用的是75Ω。
6.平均圖像電平APL(average picture level)
有些工程中遇到的這么一個問題：視頻信號經過光端機傳輸，當畫面中有大面積的白色時（如攝像機被強光照射時）監視器上的畫面就會水平抖動，這就是因為視頻光端機的APL范圍太窄，當圖像信號中有大面積白色時，每行圖像信號中的直流分量增大，APL將會升高，從而造成行同步信號幅度減小或丟失，監視器無法檢測到行同步而發生畫面抖動。所以要求APL范圍足夠寬。當APL低時圖像就暗；當APL高時，圖像就亮。
7.全雙工和半雙工
全雙工即Full duplex Communication，是指在通信的任意時刻，線路上存在A到B和B到A的雙向信號傳輸。在全雙工方式下，通信系統的每一端都設置了發送器和接收器，因此，能控制數據同時在兩個方向上傳送。全雙工方式無需進行方向的切換，因此，沒有切換操作所產生的時間延遲，這對那些不能有時間延誤的交互式應用（例如遠程監測和控制系統）十分有利。這種方式要求通訊雙方均有發送器和接收器，同時，需要2根數據線傳送數據信號。（可能還需要控制線和狀態線，以及地線）。
半雙工即Half duplex Communication，是指在通信過程的任意時刻，信息既可由A傳到B，又能由B傳A，但只能由一個方向上的傳輸存在。采用半雙工方式時，通信系統每一端的發送器和接收器，通過收/發開關轉接到通信線上，進行方向的切換，因此，會產生時間延遲。收/發開關實際上是由軟件控制的電子開關。
8.SMT表面貼裝技術
SMT就是表面組裝技術（表面貼裝技術）（Surface Mounted Technology的縮寫），是目前電子組裝行業里最流行的一種技術和工藝。
SMT有何特點：
組裝密度高、電子產品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產品體積縮小40%~60%，重量減輕60%~80%。
可靠性高、抗振能力強。焊點缺陷率低。
高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。
易于實現自動化，提高生產效率。降低成本達30%~50%。 節省材料、能源、設備、人力、時間等。
9.微分增益(DG)
微分增益：微分增益是指色度信號的幅度變化隨有關亮度信號幅度變化的函數關系，它對圖象的影響是彩色飽和度（飽和度指顏色的純度，即鮮艷度）的變化。簡單的說：微分增益是亮度信號幅值的變化對彩色飽和度的影響。DG用%比表示如HOE8613的微分增益：< 2%（典型值）
10.微分相位(DP)
微分相位：微分相位是指與色度有關的亮度信號幅度變化所引起的彩色載波分量的相位變化。在NTSC系統中，彩色信號矢量角的變化代表了色調的變化，所以微分相位對信號的影響是很嚴重的。而PAL系統因為采用了逐行倒相技術，所以自身補償作用使得用色飽和度的變化代替了色調的變化?？偟膩碚f，微分相位是用來描述亮度信號的幅度變化對彩色色調（即顏色的冷暖）影響的一個參數。DP用°表示。如HOE8613的微分相位：< 2°（典型值）。
11.采樣率
采樣率（也稱為采樣速度或者采樣頻率）定義了每秒從連續信號中提取并組成離散信號的采樣個數，它用赫茲（Hz）來表示。采樣率越高還原性越好。按照奈奎斯特采樣定律，要真實地還原信號，其采樣頻率至少應該是信號頻率的兩倍。目前采用的基本都是8bit/13.5MHz、8bit/16.5MHz、8bit/18MHz、10bit/27MHz。
12.1U、3U、4U機箱
U表示機箱的高度，1U=4.45cm（外型尺寸：485mm（長），250（寬），45mm（高），3U=13.35cm，4U=17.80cm。
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